JP2003167082A - Stage device - Google Patents

Stage device

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JP2003167082A
JP2003167082A JP2001367499A JP2001367499A JP2003167082A JP 2003167082 A JP2003167082 A JP 2003167082A JP 2001367499 A JP2001367499 A JP 2001367499A JP 2001367499 A JP2001367499 A JP 2001367499A JP 2003167082 A JP2003167082 A JP 2003167082A
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voice coil
stage
coil motor
stage device
shock absorber
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洋 森田
Kenichi Makino
健一 牧野
Yoshiyuki Tomita
良幸 冨田
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stage apparatus having a driving device for moving a first table on which a moved body is mounted in Z-direction (vertical direction), capable of performing high-speed and high-accuracy positioning processing. <P>SOLUTION: This stage apparatus includes a work table 33 for mounting a wafer W, a voice coil motor 45 for moving the work table 33 in the Z- direction, an X-table 40 loaded with the voice coil motor 45, an X-Y direction driving device 35 for moving the X-table in the X-Y directions, a shock absorber 50A disposed between the work table 33 and the X-table 40, and a shock absorber 50B disposed between the voice coil motor 45 and the X-table 40. The force generated by the voice coil motor 45 is inhibited from being applied to the X-table 40 by the shock absorbing operation of the shock absorbers 50A, 50B. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はステージ装置に係
り、特に被移動体が装着された第1のテーブルをZ方向
(鉛直方向)に移動させる駆動装置を有したステージ装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stage device, and more particularly to a stage device having a drive device for moving a first table having a movable body mounted thereon in a Z direction (vertical direction).

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、半導体基板,液晶装置,磁気・
光記憶装置の検査を目的とするステージ装置には、被検
査物を装着したテーブルを水平方向(XY方向)に移動
させるXY方向駆動装置に加え、テーブルを垂直方向
(Z方向)に移動させるZ方向駆動装置を有している。
これは、一般的に半導体装置等の検査に撮像装置を用い
ており、この撮像装置の焦点を半導体基板等の検査面上
に合焦点させる必要があるからである。
2. Description of the Related Art For example, semiconductor substrates, liquid crystal devices, magnetic
In a stage device for the purpose of inspecting an optical storage device, in addition to an XY direction drive device that moves a table on which an object to be inspected is mounted in the horizontal direction (XY directions), a Z device that moves the table in the vertical direction (Z direction). It has a directional drive.
This is because an image pickup device is generally used for inspecting a semiconductor device or the like, and the focus of this image pickup device needs to be focused on the inspection surface of the semiconductor substrate or the like.

【0003】半導体基板(ウェハ)を検査する場合を例
に挙げると、ウェハ表面には回路形成に伴い多数の薄膜
形成が積層形成されており、これにより微細な凹凸が形
成されている。この凹凸の表面に撮像装置の焦点を合焦
点させるには、Z方向駆動装置によりテーブルを例えば
500Hz〜2KHzの周波数で駆動させる必要が生じ
る。
Taking the case of inspecting a semiconductor substrate (wafer) as an example, a large number of thin film formations are laminated on the surface of the wafer as circuits are formed, and fine irregularities are thereby formed. In order to focus the image pickup device on the surface of the unevenness, it is necessary to drive the table with a frequency of, for example, 500 Hz to 2 KHz by the Z-direction driving device.

【0004】図9は、従来におけるこの種のステージ装
置1Aを示している。このステージ装置1Aは、大略す
るとXY方向駆動装置5とZ方向駆動装置6とにより構
成されている。XY方向駆動装置5は定盤7上に配設さ
れており、Xテーブル10とYテーブル11とを有して
いる。
FIG. 9 shows a conventional stage device 1A of this type. The stage device 1A is roughly composed of an XY direction driving device 5 and a Z direction driving device 6. The XY direction drive device 5 is arranged on the surface plate 7 and has an X table 10 and a Y table 11.

【0005】Xテーブル10はZ方向エアベアリング1
2により定盤7に対し浮上した状態で支持されており、
X方向リニアモータ13により図中矢印X1,X2方向
に移動する構成とされている。また、Yテーブル11は
X方向エアベアリング14によりXテーブル10に対し
浮上した状態で支持されており、図示しないY方向リニ
アモータにより図中矢印Y1,Y2方向に移動する構成
とされている。
The X table 10 is a Z direction air bearing 1.
2 is supported by the surface plate 7 in a floating state,
The X-direction linear motor 13 is configured to move in the directions of arrows X1 and X2 in the drawing. Further, the Y table 11 is supported by the X direction air bearing 14 in a state of being levitated with respect to the X table 10, and is configured to move in the Y1 and Y2 directions in the figure by a Y direction linear motor (not shown).

【0006】一方、Z方向駆動装置6はXY方向駆動装
置5上(具体的には、Xテーブル10上)に配設されて
おり、大略するとワークテーブル3,ボイスコイルモー
タ15,シリンダ機構16等により構成されている。ワ
ークテーブル3は、被検査物(例えば、ウェハ等)を装
着するテーブルである。このワークテーブル3は、検査
時に撮像装置の焦点を被検査物上に合焦点させるため、
ボイスコイルモータ15により高速微動動作を行ないう
る構成とされている。また、ワークテーブル3は、被検
査物を装着脱するときには長いストローク動作(粗動)
が要求されるため、Z方向駆動装置6には上記したボイ
スコイルモータ15に加え、シリンダ機構16が設けら
れている。
On the other hand, the Z-direction driving device 6 is arranged on the XY-direction driving device 5 (specifically, on the X table 10), and roughly, the work table 3, the voice coil motor 15, the cylinder mechanism 16 and the like. It is composed by. The work table 3 is a table on which an object to be inspected (for example, a wafer) is mounted. The work table 3 focuses the image pickup device on the inspection object at the time of inspection,
The voice coil motor 15 is configured to enable high-speed fine movement operation. Further, the work table 3 has a long stroke operation (coarse movement) when the inspection object is attached or detached.
Therefore, the Z-direction drive device 6 is provided with a cylinder mechanism 16 in addition to the voice coil motor 15 described above.

【0007】シリンダ機構16は、Xテーブル10に配
設されたシリンダ部17とワークテーブル3に配設され
たピストン部18とにより構成されている。そして、エ
アー導入管19よりエアーを供給或いは排気することに
より、ワークテーブル3をZ1,Z2方向に移動する構
成とされている。
The cylinder mechanism 16 is composed of a cylinder portion 17 arranged on the X table 10 and a piston portion 18 arranged on the work table 3. The work table 3 is moved in the Z1 and Z2 directions by supplying or exhausting air from the air introduction pipe 19.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たステージ装置1Aによりワークテーブル3を高速にZ
1,Z2方向に駆動した場合、Xテーブル10に対して
反力が発生する。従来では、ボイスコイルモータ15が
ワークテーブル3とXテーブル10との間に直接配設さ
れた構成であったため、この反力はボイスコイルモータ
15からXテーブル10に直接的に印加されてしまう。
更に、Xテーブル10は、Z方向エアベアリング12に
より定盤7に支持されているが、支持剛性に限界があ
る。
However, the work table 3 is moved at high speed by the stage device 1A described above.
When driven in the 1 and Z2 directions, a reaction force is generated on the X table 10. Conventionally, since the voice coil motor 15 is directly arranged between the work table 3 and the X table 10, this reaction force is directly applied from the voice coil motor 15 to the X table 10.
Further, the X table 10 is supported on the surface plate 7 by the Z direction air bearing 12, but the support rigidity is limited.

【0009】このため従来のステージ装置1Aでは、ボ
イスコイルモータ15の駆動による反力がXテーブル1
0に印加され、またこの反力をZ方向エアベアリング1
2で吸収しきれずXテーブル10が振動してしまう。ま
た、前記ようにZ方向駆動装置6はXテーブル10に搭
載された構成であるため、Xテーブル10の振動がワー
クテーブル3に印加されると、この振動によりワークテ
ーブル3も振動してしまい、結果的にワークテーブル3
の位置決め精度が悪化してしまうという問題点があっ
た。
Therefore, in the conventional stage apparatus 1A, the reaction force generated by driving the voice coil motor 15 is applied to the X table 1
0, and this reaction force is applied to the Z direction air bearing 1
The X table 10 vibrates because it cannot be completely absorbed at 2. Further, since the Z-direction driving device 6 is mounted on the X table 10 as described above, when the vibration of the X table 10 is applied to the work table 3, the work table 3 also vibrates due to this vibration, Work table 3 as a result
However, there is a problem that the positioning accuracy of is deteriorated.

【0010】図11及び図12は、従来の問題点を示す
図である。図11は、ワークテーブル3を基準位置(0
μm位置)から1μm離間した位置に位置決め動作させ
た時における、ステージ装置1Aの動作のシミュレーシ
ョン結果を示しており、図12は位置決め目標との誤差
を拡大して示す図である。また、図中実線で示すのはワ
ークテーブル3の位置であり、破線で示すのはXテーブ
ル10の位置である。尚、各図において、縦軸はXテー
ブル10からの距離(単位:μm)であり、横軸は時間
(単位:msec)である。
FIGS. 11 and 12 are diagrams showing conventional problems. In FIG. 11, the work table 3 is moved to the reference position (0
The simulation result of the operation of the stage device 1A when the positioning operation is performed at a position 1 μm away from the (μm position) is shown. FIG. 12 is an enlarged view showing an error from the positioning target. The solid line in the drawing indicates the position of the work table 3, and the broken line indicates the position of the X table 10. In each figure, the vertical axis represents the distance from the X table 10 (unit: μm), and the horizontal axis represents time (unit: msec).

【0011】ワークテーブル3を上記のようにXテーブ
ル10に対して位置決めした場合、相対的な位置決めは
素早く行なわれる(約、時間2msecまでの間に行なわれ
る)が、その後においてワークテーブル3を駆動する反
力によりXテーブル10には図中破線で示すような振動
が発生し、このXテーブル10の振動によりワークテー
ブル3に振動が発生する。これは、図12に示すよう
に、ワークテーブル3の振動と、Xテーブル10の振動
が同期している点からも明らかである。このように、従
来のステージ装置1Aでは、ワークテーブル3を所定位
置に位置に位置決めする際、振動が発生するため位置決
め精度が悪くなってしまう。また、位置決めの精度出し
を行なうには振動が停止するまで待つ必要があり、高速
の位置決め処理を行なうことができないという問題点が
あった。
When the work table 3 is positioned with respect to the X table 10 as described above, relative positioning is performed quickly (which is performed within about 2 msec in time), but thereafter the work table 3 is driven. The reaction force causes the X table 10 to vibrate as indicated by the broken line in the figure, and the vibration of the X table 10 causes the work table 3 to vibrate. This is also clear from the fact that the vibration of the work table 3 and the vibration of the X table 10 are synchronized, as shown in FIG. As described above, in the conventional stage apparatus 1A, when the work table 3 is positioned at a predetermined position, vibration occurs, so that the positioning accuracy deteriorates. Further, there is a problem in that it is necessary to wait until the vibration is stopped in order to perform positioning accuracy, and high-speed positioning processing cannot be performed.

【0012】上記したステージ装置1Aでは、ボイスコ
イルモータ15の反力がXテーブル10に伝達されるこ
とにより位置決め精度及び応答性の低下が生じることに
より、図10に示されるようなステージ装置1Bが考案
されている。このステージ装置1Bは、ボイスコイルモ
ータ15の反力をXテーブル10に伝えないようにする
ため、ワークテーブル3に横方向に長く延出する拡張脚
部20を設け、この拡張脚部20と定盤7との間にボイ
スコイルモータ15を配設した構成としたものである。
尚、定盤7とボイスコイルモータ15との間には、エア
ベアリング21が設けられている。
In the stage apparatus 1A described above, the reaction force of the voice coil motor 15 is transmitted to the X table 10 to lower the positioning accuracy and the responsiveness, so that the stage apparatus 1B as shown in FIG. Invented. In order to prevent the reaction force of the voice coil motor 15 from being transmitted to the X table 10, the stage device 1B is provided with an extension leg portion 20 extending in the lateral direction on the work table 3 and is fixed to the extension leg portion 20. The voice coil motor 15 is arranged between the board 7 and the panel 7.
An air bearing 21 is provided between the surface plate 7 and the voice coil motor 15.

【0013】しかしながら、Xテーブル10Bでは、拡
張脚部20によりワークテーブル3と定盤7との距離が
離間しているため、発生した力を伝達するのが困難であ
った。具体的には、拡張脚部20の重量と剛性にトレー
ドオフがあり、高速動作の妨げとなってしまう。更に、
ワークテーブル3より広く延出する拡張脚部20を設け
る上に、ボイスコイルモータ15をガイドするエアベア
リング21等の構成を設ける必要があり、ステージ装置
1Bが大型してしまう。
However, in the X table 10B, it is difficult to transmit the generated force because the work table 3 and the surface plate 7 are separated by the extension leg portion 20. Specifically, there is a trade-off between the weight and rigidity of the extension leg portion 20, which hinders high-speed operation. Furthermore,
Since it is necessary to provide the extended leg portion 20 that extends wider than the work table 3 and the air bearing 21 for guiding the voice coil motor 15 and the like, the stage device 1B becomes large.

【0014】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、装置の小型化を図りつつ、高速でかつ高精度な位
置決め処理を行ないうるステージ装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a stage device capable of performing high-speed and highly accurate positioning processing while reducing the size of the device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.

【0016】請求項1記載の発明に係るステージ装置
は、被移動体が装着される第1のテーブルと、該第1の
テーブルをZ方向に移動させるZ方向駆動装置と、該Z
方向駆動装置を搭載する第2のテーブルと、該第2のテ
ーブルを前記Z方向に対し直交するX−Y方向に移動さ
せるX−Y方向駆動装置と、少なくとも前記Z方向駆動
装置と前記第2のテーブルとの間、または前記第1のテ
ーブルと前記第2のテーブルとの間のいずか一方に配設
されており、前記Z方向駆動装置が発生する力が前記第
2のテーブルに作用するのを抑制する緩衝装置を設けた
ことを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stage device in which a movable table is mounted on a first table, a Z-direction driving device for moving the first table in the Z direction, and the Z table.
A second table on which a direction drive device is mounted; an XY direction drive device that moves the second table in an XY direction orthogonal to the Z direction; at least the Z direction drive device and the second Of the first table and the second table, and the force generated by the Z-direction drive device acts on the second table. The present invention is characterized in that a shock absorber is provided to prevent this.

【0017】上記発明によれば、Z方向駆動装置と第2
のテーブルとの間、第1のテーブルと第2のテーブルと
の間、或いはその双方に緩衝装置を設け、この緩衝装置
によりZ方向駆動装置が発生する力が第2のテーブルに
作用するのを抑制する構成としたため、Z方向駆動装置
により第2のテーブルが振動・変位することを防止でき
る。このため、第2のテーブルの振動・変位により第1
のテーブルが振動・変位することはなく、よってZ方向
駆動装置により第1のテーブルを高速高精度に駆動する
ことが可能となる。
According to the above invention, the Z-direction drive device and the second drive device are provided.
A shock absorber is provided between the first table and the second table, or both, and the force generated by the Z-direction drive device by the shock absorber acts on the second table. Since it is configured to suppress, it is possible to prevent the second table from vibrating and displacing by the Z-direction drive device. Therefore, the vibration and displacement of the second table causes the first
The table is not vibrated / displaced, so that the Z-direction drive device can drive the first table with high speed and high accuracy.

【0018】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のステージ装置において、前記緩衝装置を弾性部材と
減衰機構とにより構成したことを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the stage device according to the first aspect, the shock absorber is composed of an elastic member and a damping mechanism.

【0019】上記発明によれば、緩衝装置が例えばバネ
等の弾性部材と、ダンパ等の減衰機構とにより構成され
るため、緩衝装置のコンパクト化及び低コスト化を図る
ことができる。
According to the above invention, since the shock absorber is composed of an elastic member such as a spring and a damping mechanism such as a damper, the shock absorber can be made compact and low in cost.

【0020】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載のステージ装置において、前記第1のテーブルと前記
第2のテーブルとの間に、第1の弾性部材と第1の減衰
機構を有する第1の減衰機構を設け、前記Z方向駆動装
置と前記第2のテーブルとの間に、第2の弾性部材と第
2の減衰機構を有する第2の減衰機構とを設け、かつ、
前記第1のテーブルの質量をm、前記第2の減衰機構
の質量をm、前記第1の弾性部材の弾性定数をk
前記第2の弾性部材の弾性をk、前記第1の減衰機構
の減衰定数をd、前記第2の減衰機構の減衰定数をd
としたとき、下式を満足するよう構成したことを特徴
とするものである。
According to a third aspect of the invention, in the stage apparatus according to the second aspect, a first elastic member and a first damping mechanism are provided between the first table and the second table. A first damping mechanism having a second damping mechanism having a second elastic member and a second damping mechanism is provided between the Z-direction drive device and the second table, and
The mass of the first table is m 1 , the mass of the second damping mechanism is m 2 , the elastic constant of the first elastic member is k 1 ,
The elasticity of the second elastic member is k 2 , the damping constant of the first damping mechanism is d 1 , and the damping constant of the second damping mechanism is d 1 .
When it is set to 2 , it is characterized in that the following formula is satisfied.

【0021】[0021]

【数2】 上記発明によれば、第2の減衰機構の減衰定数d及び
第2の弾性部材の弾性kを上式の如く設定することに
より、第1のテーブルの振動・変位を確実に抑制するこ
とができる。
[Equation 2] According to the above invention, the damping constant d 2 of the second damping mechanism and the elasticity k 2 of the second elastic member are set as in the above equation, thereby reliably suppressing the vibration and displacement of the first table. You can

【0022】また、請求項4記載の発明は、請求項1乃
至3のいずれか1項に記載のステージ装置において、前
記Z方向駆動装置が、粗動用のシリンダ機構と、微動用
のボイスコイルモータとにより構成されることを特徴と
するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the stage device according to any one of the first to third aspects, the Z-direction drive device includes a cylinder mechanism for coarse movement and a voice coil motor for fine movement. It is characterized by being constituted by and.

【0023】上記発明によれば、Z方向駆動装置を用い
て第1のテーブルをZ方向に移動させる際、第1のテー
ブルを大きく移動させたい場合にはこれに適した粗動用
のシリンダ機構を用い、第1のテーブルを微細に移動さ
せたい場合にはこれに適した微動用のボイスコイルモー
タを用いることができる。このため、第1のテーブルの
移動を応答性よく、かつ高精度に行なうことができる。
According to the above invention, when the first table is moved in the Z direction by using the Z-direction drive device, when it is desired to move the first table largely, a coarse movement cylinder mechanism suitable for this is provided. If a fine movement of the first table is desired, a voice coil motor for fine movement suitable for this can be used. Therefore, the movement of the first table can be performed with high responsiveness and high accuracy.

【0024】また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載のステージ装置において、前記緩衝装置を複数設ける
と共に、その内の一の緩衝装置を前記シリンダ機構に一
体的に設け、他の緩衝装置を前記ボイスコイルモータと
前記第2のテーブルとの間に設けたことを特徴とするも
のである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the stage apparatus according to the fourth aspect, a plurality of the shock absorbers are provided, and one of the shock absorbers is provided integrally with the cylinder mechanism, and another shock absorber is provided. A device is provided between the voice coil motor and the second table.

【0025】上記発明によれば、緩衝装置とシリンダ機
構とが一体化されるため、ステージ装置の小型化を図る
ことができる。
According to the above invention, since the shock absorber and the cylinder mechanism are integrated, the size of the stage device can be reduced.

【0026】また、請求項6記載の発明は、請求項1乃
至4のいずれか1項に記載のステージ装置において、前
記X−Y方向駆動装置が、リニアモータであることを特
徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the stage apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the XY direction driving device is a linear motor. is there.

【0027】上記発明によれば、X−Y方向駆動装置を
リニアモータとしたことにより、第2のステージを高速
かつ高精度に移動できると共に、非接触駆動によりクリ
ーン性の向上及びメンテナンスフリーを実現することが
できる。
According to the above invention, since the XY driving device is a linear motor, the second stage can be moved at high speed and with high accuracy, and the non-contact driving improves the cleanliness and realizes maintenance-free operation. can do.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0029】図1及び図2は、本発明の一実施例である
ステージ装置30Aを示している。このステージ装置3
0Aは、被検査物(半導体基板,液晶装置,磁気・光記
憶装置等)の検査を目的としたステージ装置である。こ
のため、ステージ装置30Aの上部には検査用カメラ3
9(一点鎖線で示す)が設けられている。
1 and 2 show a stage device 30A which is an embodiment of the present invention. This stage device 3
Reference numeral 0A is a stage device for inspecting an object to be inspected (semiconductor substrate, liquid crystal device, magnetic / optical storage device, etc.). Therefore, the inspection camera 3 is provided above the stage device 30A.
9 (indicated by an alternate long and short dash line) is provided.

【0030】この検査用カメラ39は、定盤37にステ
ージ装置30Aを跨ぐように配設された固定フレーム3
8(一点鎖線で示す)に取り付けられている。ステージ
装置30Aは、固定された検査用カメラ39に対し、装
着された被検査物を上下方向(図中、矢印Z1,Z2方
向)に移動させることにより、検査用カメラ39の焦点
に被検査物を移動させる。尚、以下の説明においては、
被検査物としてウェハWを用いた例について説明するも
のとする。
The inspection camera 39 includes a fixed frame 3 arranged on the surface plate 37 so as to straddle the stage device 30A.
8 (indicated by a chain line). The stage device 30A moves the mounted inspected object with respect to the fixed inspection camera 39 in the vertical direction (arrows Z1 and Z2 directions in the drawing), so that the inspected object is focused on the inspection camera 39. To move. In the following explanation,
An example in which the wafer W is used as the inspection object will be described.

【0031】ステージ装置30Aは、大略するとXY方
向駆動装置35、Z方向駆動装置36A、及び緩衝装置
50A,50Bとにより構成されている。XY方向駆動
装置35は、定盤37上に配設されている。このXY方
向駆動装置35は、Xテーブル40とYテーブル41と
を組み合わせた構成とされている。
The stage device 30A is roughly composed of an XY direction drive device 35, a Z direction drive device 36A, and shock absorbers 50A and 50B. The XY direction drive device 35 is disposed on a surface plate 37. The XY direction drive device 35 is configured to combine an X table 40 and a Y table 41.

【0032】Xテーブル40は、Z方向エアベアリング
42により定盤37上に浮上した状態で支持されると共
に、エアベアリング44により、Yテーブル41に対し
てその移動を案内される構成とされている。このXテー
ブル40は、X方向リニアモータ43により図中矢印X
1,X2方向に移動する構成とされている。
The X-table 40 is supported by the Z-direction air bearing 42 so as to float above the surface plate 37, and is guided to move with respect to the Y-table 41 by the air bearing 44. . This X-table 40 is moved by an X-direction linear motor 43 so that the arrow X
It is configured to move in the X1 and X2 directions.

【0033】また、Yテーブル41は、図示しないガイ
ドレールによりその移動を案内される構成とされてい
る。このYテーブル41は、図示しないY方向リニアモ
ータにより図中矢印Y1,Y2方向に移動する構成とさ
れている。
Further, the Y table 41 is constructed so that its movement is guided by a guide rail (not shown). The Y table 41 is configured to move in the directions of arrows Y1 and Y2 in the drawing by a Y direction linear motor (not shown).

【0034】このように、XY方向駆動装置35ではX
テーブル40及びYテーブル41をリニアモータで駆動
し、エアベアリングで移動を案内する構成としているた
め、各テーブル40,41を高速かつ高精度に移動でき
ると共に、非接触駆動であるためクリーン性の向上及び
メンテナンスフリーを実現することができる。
As described above, in the XY direction drive device 35, X
Since the table 40 and the Y table 41 are driven by a linear motor and the movement is guided by an air bearing, each table 40, 41 can be moved at high speed and with high accuracy, and the non-contact drive improves the cleanliness. And maintenance-free can be realized.

【0035】一方、Z方向駆動装置36はXY方向駆動
装置35上(具体的には、Xテーブル40上)に配設さ
れており、大略するとワークテーブル33,ボイスコイ
ルモータ45,シリンダ機構46等により構成されてい
る。ワークテーブル33はウェハWを装着するものであ
り、このためワークテーブル33にはウェハWを固定す
るチャック(真空チャック,静電チャック等)が配設さ
れている。このワークテーブル33は、検査時において
ボイスコイルモータ45により高速微動する。そして、
これにより検査用カメラ39が、ウェハWの所定撮像位
置に合焦点するよう構成されている。
On the other hand, the Z-direction driving device 36 is arranged on the XY-direction driving device 35 (specifically, on the X table 40), and roughly, the work table 33, the voice coil motor 45, the cylinder mechanism 46, etc. It is composed by. The work table 33 is for mounting the wafer W, and therefore, the work table 33 is provided with a chuck (vacuum chuck, electrostatic chuck, etc.) for fixing the wafer W. The work table 33 is finely moved at a high speed by the voice coil motor 45 during inspection. And
Thereby, the inspection camera 39 is configured to focus on a predetermined image pickup position of the wafer W.

【0036】この際、検査用カメラ39の撮像領域はウ
ェハWの面積よりも小さいため、検査用カメラ39がウ
ェハWの全面を検査(撮像)できるよう、ウェハWは検
査用カメラ39に対して走査される。この検査用カメラ
39に対するウェハWの走査は、前記したXY方向駆動
装置35により実施される。
At this time, since the image pickup area of the inspection camera 39 is smaller than the area of the wafer W, the wafer W is inspected with respect to the inspection camera 39 so that the inspection camera 39 can inspect (image) the entire surface of the wafer W. To be scanned. The scanning of the wafer W with respect to the inspection camera 39 is performed by the XY direction driving device 35 described above.

【0037】ボイスコイルモータ45は、コイル45a
と磁石45bとにより構成されている。このボイスコイ
ルモータ45は、シリンダ機構46の外周位置に複数個
配設されている。
The voice coil motor 45 has a coil 45a.
And a magnet 45b. A plurality of voice coil motors 45 are arranged at the outer peripheral position of the cylinder mechanism 46.

【0038】ボイスコイルモータ45を構成するコイル
45aは、ワークテーブル33に垂下されるよう配設さ
れている。また、磁石45bは対向離間した一対の永久
磁石により構成されている。コイル45aは、この一対
の磁石45bの間に位置する構成とされおり、よってコ
イル45aに電流を流し励磁することにより、電流の向
きに応じてワークテーブル33は図中矢印Z1,Z2方
向に移動する。
The coil 45a constituting the voice coil motor 45 is arranged so as to hang down on the work table 33. The magnet 45b is composed of a pair of permanent magnets facing each other. The coil 45a is arranged between the pair of magnets 45b. Therefore, when a current is applied to the coil 45a to excite it, the work table 33 moves in the directions of arrows Z1 and Z2 according to the direction of the current. To do.

【0039】一方、ワークテーブル33は、ウェハWを
装着脱するときには長いストローク動作(粗動)が要求
される。このため、Z方向駆動装置36には上記したボ
イスコイルモータ45に加え、粗動用のシリンダ機構4
6が設けられている。
On the other hand, the work table 33 is required to have a long stroke operation (coarse movement) when the wafer W is loaded and unloaded. Therefore, in addition to the voice coil motor 45 described above, the Z-direction drive device 36 includes the cylinder mechanism 4 for coarse movement.
6 is provided.

【0040】シリンダ機構46は、Xテーブル40に配
設されたシリンダ部47とワークテーブル33に配設さ
れたピストン部48とにより構成されている。そして、
エアー導入管49よりエアーを供給或いは排気すること
により、ワークテーブル33を図中矢印Z1,Z2方向
に移動する構成とされている。
The cylinder mechanism 46 is composed of a cylinder portion 47 arranged on the X table 40 and a piston portion 48 arranged on the work table 33. And
By supplying or exhausting air from the air introduction pipe 49, the work table 33 is moved in the directions of arrows Z1 and Z2 in the drawing.

【0041】このように、ワークテーブル33をZ1,
Z2方向に移動させる際、ワークテーブル33を大きく
移動させたい場合にはこれに適した粗動用のシリンダ機
構46を用い、ワークテーブル33を微細に移動させた
い場合にはこれに適した微動用のボイスコイルモータ4
5を用いることにより、ワークテーブル33(即ち、ウ
ェハW)の移動を応答性よく、かつ高精度に行なうこと
ができる。
In this way, the work table 33 is set to Z1,
When the work table 33 is moved in the Z2 direction, a coarse movement cylinder mechanism 46 suitable for the work table 33 is used, and a fine movement of the work table 33 is used for the fine movement. Voice coil motor 4
By using No. 5, the work table 33 (that is, the wafer W) can be moved with high responsiveness and high accuracy.

【0042】続いて、緩衝装置50A,50Bについて
説明する。この緩衝装置50A,50Bは、後に詳述す
るようにボイスコイルモータ45の駆動によりXテーブ
ル40に印加される反力を減衰させ無くする機能を奏す
るものである。この緩衝装置50A,50は、それぞれ
バネ部材51A,51Bとダンパ52A,52Bとより
なるコンパクトな構成とされている。
Next, the shock absorbers 50A and 50B will be described. The shock absorbers 50A and 50B have the function of attenuating the reaction force applied to the X table 40 by driving the voice coil motor 45, as will be described later. The shock absorbers 50A and 50 have a compact structure including spring members 51A and 51B and dampers 52A and 52B, respectively.

【0043】緩衝装置50Aは、ワークテーブル33と
Xテーブル10との間に配設されている。具体的には、
緩衝装置50Aは、ワークテーブル33に設けられたピ
ストン部48とXテーブル10との間に配設されてい
る。また、緩衝装置50Bはボイスコイルモータ45の
配設数と同数配設されており、このボイスコイルモータ
45とXテーブル10との間に配設される。このよう
に、緩衝装置50Aをシリンダ機構46内に組み込むこ
とにより、緩衝装置50Aとシリンダ機構46は一体化
され、ステージ装置30Aの小型化を図ることができ
る。
The shock absorber 50A is arranged between the work table 33 and the X table 10. In particular,
The shock absorber 50A is arranged between the piston portion 48 provided on the work table 33 and the X table 10. Further, the shock absorbers 50B are arranged in the same number as the voice coil motors 45, and are arranged between the voice coil motors 45 and the X table 10. As described above, by incorporating the shock absorber 50A into the cylinder mechanism 46, the shock absorber 50A and the cylinder mechanism 46 are integrated, and the stage device 30A can be downsized.

【0044】続いて、上記構成とされたステージ装置3
0Aにおいて、緩衝装置50A,50Bを構成するバネ
部材51A,51Bのバネ定数k,k、及びダンパ
52A,52Bの減衰定数d,dの設定について説
明する。
Subsequently, the stage device 3 having the above configuration
Setting of the spring constants k 1 and k 2 of the spring members 51A and 51B and the damping constants d 1 and d 2 of the dampers 52A and 52B constituting the shock absorbers 50A and 50B in 0A will be described.

【0045】いま、図2に示すように、上記したステー
ジ装置30Aを構成する各構成要素の質量,バネ定数,
及び減衰定数を次のように定義する。 ピストン部48,コイル45a等を含むワークテー
ブル33と一体的に移動するものの質量をワークテーブ
ル質量mとする。 全てのボイスコイルモータ45の質量(コイル45
aを除く)をモータ質量mとする。 Xテーブル40と一体的に移動するものの質量をX
テーブル質量mとする。 緩衝装置50Aのバネ部材51Aのバネ定数を第1
のバネ定数k、緩衝装置50Aのダンパ52Aの減衰
定数を第1の減衰定数dとする。 複数の緩衝装置50Bにそれぞれに設けられている
のバネ部材51B全体としての総バネ定数を第2のバネ
定数k、複数の緩衝装置50Bにそれぞれに設けられ
ているのダンパ52B全体としての総減衰定数を第2の
減衰定数dとする。 ワークテーブル33の図中矢印Z1方向の移動量を
+zとする。 ボイスコイルモータ45の図中矢印Z1方向の移動
量を+zとする。 Xテーブル40の図中矢印Z1方向の移動量を+z
とする。 ボイスコイルモータ45で発生する力をfとする
(コイル45a,磁石45bの双方に発生する)。
Now, as shown in FIG. 2, the mass of each constituent element of the stage device 30A, the spring constant,
And the damping constant are defined as follows. The mass of the work table 33 including the piston portion 48, the coil 45a, and the like that moves integrally is referred to as a work table mass m 1 . Mass of all voice coil motors 45 (coil 45
The motor mass is m 2 ( excluding a). X The mass of the object that moves integrally with the table 40 is X
The table mass is m 3 . The spring constant of the spring member 51A of the shock absorber 50A is set to the first
The spring constant k 1 and the damping constant of the damper 52A of the shock absorber 50A are defined as the first damping constant d 1 . The total spring constant of the entire spring member 51B provided in each of the plurality of shock absorbers 50B is the second spring constant k 2 , and the total spring constant of the damper 52B provided in each of the plurality of shock absorbers 50B as a whole. The damping constant is the second damping constant d 2 . The amount of movement of the work table 33 in the direction of arrow Z1 in the figure is + z 1 . The amount of movement of the voice coil motor 45 in the direction of the arrow Z1 in the figure is + z 2 . The movement amount of the X table 40 in the arrow Z1 direction in the figure is + z
Set to 3 . The force generated by the voice coil motor 45 is f 1 (generated in both the coil 45a and the magnet 45b).

【0046】上記の各パラメータを用いて、ワークテー
ブル33及びボイスコイルモータ45の運動方程式を求
めると次式となる。
When the equations of motion of the work table 33 and the voice coil motor 45 are obtained using the above parameters, the following equation is obtained.

【0047】[0047]

【数3】 ここで、Xテーブル40に印加される力をXテーブル印
加力Fとすると、Xテーブル印加力Fは次式で求められ
る。
[Equation 3] Here, assuming that the force applied to the X table 40 is the X table application force F, the X table application force F is obtained by the following equation.

【0048】[0048]

【数4】 ここで、上記の(6)式、及び(7)式をラプラス変換
してまとめると、次式のようになる。
[Equation 4] Here, when the above equations (6) and (7) are Laplace-transformed and summarized, the following equation is obtained.

【0049】[0049]

【数5】 続いて、この(7)式,(8)式を前記した(5)式に
代入すると、次式のようになる。
[Equation 5] Then, substituting the equations (7) and (8) into the above equation (5) gives the following equation.

【0050】[0050]

【数6】 また、F/fを求めると、下式となる。[Equation 6] Further, when F / f is obtained, the following equation is obtained.

【0051】[0051]

【数7】 ここで、Xテーブル40に対してボイスコイルモータ1
5の反力が伝達されないようにするには、Xテーブル印
加力Fがゼロ(F=0)となるよう構成すればよい。そ
こで、d,kを下式のように設定する。
[Equation 7] Here, the voice coil motor 1 with respect to the X table 40
In order to prevent the reaction force of No. 5 from being transmitted, the X table application force F may be configured to be zero (F = 0). Therefore, d 2 and k 2 are set as in the following equation.

【0052】[0052]

【数8】 とすると、上記の(10)式は次のようになる。[Equation 8] Then, the above equation (10) becomes as follows.

【0053】[0053]

【数9】 従って、(11)式及び(12)式が成立するようにワ
ークテーブル質量m1、モータ質量m2、第1のバネ定
数k1、第2のバネ定数k2、第1の減衰定数d1,第
2の減衰定数d2を設定することにより、緩衝装置50
A,50Bによりボイスコイルモータ45が発生する力
がXテーブル40に作用するのを抑制することができ
る。
[Equation 9] Therefore, the work table mass m1, the motor mass m2, the first spring constant k1, the second spring constant k2, the first damping constant d1, and the second damping so that the expressions (11) and (12) are satisfied. The shock absorber 50 is set by setting the constant d2.
A and 50B can suppress the force generated by the voice coil motor 45 from acting on the X table 40.

【0054】これにより、ボイスコイルモータ45の駆
動によりXテーブル40が振動・変位することを防止で
き、従ってXテーブル40の振動・変位によりワークテ
ーブル33が振動・変位することはなくなるため、ワー
クテーブル33を高速でかつ高精度に駆動することが可
能となる。
Thus, the X table 40 can be prevented from vibrating and displacing by driving the voice coil motor 45. Therefore, the work table 33 can be prevented from vibrating and displacing due to the vibration and displacement of the X table 40. It is possible to drive 33 at high speed and with high accuracy.

【0055】図3乃至図6は、一実施例であるステージ
装置30Aの効果を示す図である。図3は、ワークテー
ブル33を基準位置(0μm位置)から1μm離間した
位置に位置決め動作させた時における、ステージ装置3
0Aの動作のシミュレーション結果を示しており、図4
は位置決め目標との誤差を拡大して示す図である。
3 to 6 are views showing the effect of the stage device 30A which is one embodiment. FIG. 3 shows the stage device 3 when the work table 33 is positioned at a position 1 μm away from the reference position (0 μm position).
FIG. 4 shows a simulation result of 0A operation, and FIG.
FIG. 7 is a diagram showing an enlarged error with respect to a positioning target.

【0056】また、図5はシミュレーション時に上記し
た(11)式及び(12)式の値に約10パーセントの
誤差を持たせた時における、ステージ装置30Aの動作
のシミュレーション結果を示している。本シミュレーシ
ョンにおいても、ワークテーブル33を基準位置(0μ
m位置)から1μm離間した位置に位置決め動作させた
時におけるステージ装置30Aの動作を示している。ま
た、図4は位置決め目標との誤差を拡大して示す図であ
る。
Further, FIG. 5 shows a simulation result of the operation of the stage device 30A when the values of the equations (11) and (12) described above have an error of about 10% during the simulation. Also in this simulation, the work table 33 is set to the reference position (0 μ
The operation of the stage device 30A when the positioning operation is performed at a position 1 μm away from the m position) is shown. Further, FIG. 4 is an enlarged view showing an error from the positioning target.

【0057】尚、図中実線で示す(矢印Aで示す)のは
ワークテーブル33の位置であり、破線で示す(矢印B
で示す)のはXテーブル40の位置であり、一点鎖線
(矢印Cで示す)のはボイスコイルモータの位置であ
る。また、各図において、縦軸はXテーブル40からの
距離(単位:μm)であり、横軸は時間(単位:msec)
である。
The solid line (indicated by arrow A) in the figure indicates the position of the work table 33, and the broken line (indicated by arrow B).
Represents the position of the X table 40, and the alternate long and short dash line (indicated by arrow C) represents the position of the voice coil motor. In each figure, the vertical axis is the distance from the X table 40 (unit: μm), and the horizontal axis is time (unit: msec).
Is.

【0058】先ず、図3及び図4に注目する。Xテーブ
ル40に対してワークテーブル33を位置決めする際、
ボイスコイルモータ45を駆動する。しかしながら、ボ
イスコイルモータ45を駆動しても、本実施例に係るス
テージ装置30Aでは、ボイスコイルモータ45で発生
する駆動力の反力は緩衝装置50A,50Bにより減衰
・吸収されてXテーブル40への印加が抑制されてい
る。
Attention is first directed to FIGS. When positioning the work table 33 with respect to the X table 40,
The voice coil motor 45 is driven. However, even if the voice coil motor 45 is driven, in the stage device 30A according to the present embodiment, the reaction force of the driving force generated by the voice coil motor 45 is attenuated / absorbed by the shock absorbers 50A and 50B and is transferred to the X table 40. Is suppressed.

【0059】よって、矢印Bで示すようにXテーブル4
0は振動することはなく、安定した状態を維持する。ま
たこれにより、図3及び図4に矢印Aで示すように、ワ
ークテーブル33も振動することなく安定した状態とな
る。従って図3及び図4に示したシミュレーション結果
より、本実施例に係るステージ装置30Aによれば、ワ
ークテーブル33の位置決めを高精度かつ短時間で行な
い得ることが実証された。
Therefore, as shown by the arrow B, the X table 4
0 does not vibrate and maintains a stable state. Further, as a result, as shown by an arrow A in FIGS. 3 and 4, the work table 33 is also in a stable state without vibrating. Therefore, the simulation results shown in FIGS. 3 and 4 demonstrate that the stage device 30A according to the present embodiment can position the work table 33 with high accuracy and in a short time.

【0060】また、図5及び図6に示すように、上記し
た(11)式及び(12)式の値に約10パーセントの
誤差を持たせた場合であっても、そのシミュレーション
結果は先に示した図3及び図4の結果と略同等の結果と
なっている。即ち、図中矢印Cで示すように、ボイスコ
イルモータにある程度の振動が発生するものの、Xテー
ブル40への影響は小さく、各図に矢印Bで示すよう
に、Xテーブル40は振動することはなく安定した状態
を維持する。またこれにより、図5及び図6に矢印Aで
示すように、ワークテーブル33も振動することなく安
定した状態となる。従って図5及び図6に示したシミュ
レーション結果より、(11)式及び(12)式の値を
満足するよう各パラメータ(d,d,k,k
を高精度に設定する必要はないことが判る。本発明者の
シミュレーション結果によれば、要求される精度にもよ
るが、各パラメータ(d,d,k,k)の値が
±20パーセントの範囲で変動しても、ワークテーブル
33の位置決めを高精度かつ短時間で行ない得ることが
できた。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, even when the values of the equations (11) and (12) have an error of about 10%, the simulation result is as follows. The results are substantially the same as the results shown in FIGS. 3 and 4. That is, as indicated by an arrow C in the drawings, although some vibration is generated in the voice coil motor, the influence on the X table 40 is small, and the X table 40 does not vibrate as indicated by an arrow B in each drawing. Maintain a stable state without. Further, as a result, as shown by an arrow A in FIGS. 5 and 6, the work table 33 is also in a stable state without vibrating. Therefore, according to the simulation results shown in FIGS. 5 and 6, the parameters (d 1 , d 2 , k 1 , k 2 ) are set so as to satisfy the values of the expressions (11) and (12).
It can be seen that it is not necessary to set to with high precision. According to the simulation result of the present inventor, depending on the required accuracy, even if the value of each parameter (d 1 , d 2 , k 1 , k 2 ) fluctuates within a range of ± 20%, the work table It was possible to position 33 with high accuracy and in a short time.

【0061】次に、図7及び図8を参照しつつ、上記し
たステージ装置30Aの変形例について説明する。尚、
図7及び図8において、図1に示した構成と同一構成に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。図7
は、ステージ装置30Aの第1変形例であるステージ装
置30Bを示している。ステージ装置30Aでは、シリ
ンダ機構46の内部にも緩衝装置50Aを設けた構成と
していた。これに対し、本実施例では緩衝装置50Aを
除き、緩衝装置50Bのみでボイスコイルモータ45で
発生する反力がXテーブル40に伝達しないよう構成し
たものである。
Next, a modified example of the above stage device 30A will be described with reference to FIGS. still,
7 and 8, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Figure 7
Shows a stage device 30B which is a first modification of the stage device 30A. In the stage device 30A, the shock absorber 50A is also provided inside the cylinder mechanism 46. On the other hand, in this embodiment, except for the shock absorber 50A, the shock absorber 50B alone is configured so that the reaction force generated by the voice coil motor 45 is not transmitted to the X table 40.

【0062】例えば、ワークテーブル質量m1が小さい
等により、緩衝装置に要求される減巣力が小さい場合に
は、必ずしもシリンダ機構46内に緩衝装置50Aを設
ける必要はなく、これによりステージ装置30Bの部品
点数の削減及び製品コストの低減を図ることができる。
For example, when the nesting force required for the shock absorber is small due to a small work table mass m1 or the like, it is not always necessary to provide the shock absorber 50A in the cylinder mechanism 46, and thus the stage device 30B can be provided. It is possible to reduce the number of parts and the product cost.

【0063】また、図8はステージ装置30Aの第2変
形例であるステージ装置30Cを示している。ステージ
装置30Aでは、緩衝装置50A,50Bをコイルバネ
よりなるバネ部材51A,51Bとダンパ52A,52
Bにより構成した。これに対し、本変形例では、緩衝装
置50Cを板バネよりなるバネ部材51Cとダンパ52
Cとにより構成すると共に、緩衝装置50Dを板バネよ
りなるバネ部材51Dとダンパ52Dとにより構成した
ことを特徴とするものである。
FIG. 8 shows a stage device 30C which is a second modification of the stage device 30A. In the stage device 30A, the shock absorbers 50A and 50B are replaced by spring members 51A and 51B formed of coil springs and dampers 52A and 52B.
B. On the other hand, in the present modification, the shock absorber 50C includes a spring member 51C made of a leaf spring and a damper 52.
In addition to being configured by C, the shock absorber 50D is configured by a spring member 51D made of a leaf spring and a damper 52D.

【0064】このように、バネ部材51C,51Dを板
バネにより構成することにより、板バネであるバネ部材
51C,51Dの可撓方向(弾性変形方向)は主にZ方
向となり、X方向及びY方向への変形は殆ど発生しな
い。このため、Z方向以外の方向に対するワークテーブ
ル33の不要な変位を規制することができ、ワークテー
ブル33を安定動作させることが可能となる。
By thus forming the spring members 51C and 51D by the leaf springs, the flexible directions (elastic deformation directions) of the spring members 51C and 51D, which are leaf springs, are mainly the Z direction, and the X direction and the Y direction. Almost no deformation occurs in the direction. Therefore, unnecessary displacement of the work table 33 in a direction other than the Z direction can be restricted, and the work table 33 can be stably operated.

【0065】尚、上記した本発明は、半導体装置の製造
過程のみならず、マイクロマシン,IT用光通信部品
等、今後微細加工を必要とする分野に広く適用すること
が可能である。即ち、現在のマイクロマシン製造技術の
多くは半導体製造技術を利用しており、本発明を用いる
ことにより、より精度の高い検査を行なうことが可能と
なる。また、レーザ加工の分野では、サブミクロンの精
度で超高速に動くステージが要求されている。また、複
雑な形状を加工するために、自由度の高いステージが必
要となる。従来のステージ装置では、これらの要求を満
たすものは無かったが、本発明のステージ装置は、高精
度,高速を実現できるため、レーザ加工用ステージとし
ても用いることができる。更に、本発明は、上記した分
野だけではなく、超精密機器,超精密計測装置,マウン
ター等の、電子部品の組み立て、検査装置,或いはオフ
ィスオートメーション分野においても適用することが可
能である。
The present invention described above can be widely applied not only to the manufacturing process of the semiconductor device but also to the fields such as micromachines, optical communication parts for IT, etc. which require fine processing in the future. That is, most of the current micromachine manufacturing technologies use semiconductor manufacturing technologies, and by using the present invention, more accurate inspection can be performed. Further, in the field of laser processing, a stage that moves at ultra-high speed with submicron accuracy is required. In addition, a stage having a high degree of freedom is required to process a complicated shape. Although no conventional stage device satisfies these requirements, the stage device of the present invention can be used as a laser processing stage because it can achieve high accuracy and high speed. Furthermore, the present invention can be applied not only to the above-mentioned fields but also to the field of assembling and inspecting electronic parts such as ultra-precision equipment, ultra-precision measuring equipment, and mounters, or office automation.

【0066】更に、本実施例では、ステージ装置30A
に複数配設される緩衝装置50B(第2の減衰機構とな
る)のバネ部材51B及びダンパ52Bの特性が全て同
一であるという条件のもとで上記した各式をたてたが、
複数配設される各緩衝装置50Bの特性をそれぞれ異な
らせることも可能である。この場合における上記の式
(11)及び式(12)は、下式のようになる。
Further, in this embodiment, the stage device 30A is used.
The above equations are prepared under the condition that the characteristics of the spring member 51B and the damper 52B of the plurality of shock absorbers 50B (which become the second damping mechanism) are all the same.
It is also possible to make the characteristics of each of the plurality of shock absorbers 50B different. The above equations (11) and (12) in this case are expressed by the following equations.

【0067】[0067]

【数10】 但し、nは異なる特性とされた緩衝装置50Bの数であ
り、dは複数の緩衝装置50Bの全体としての減衰定
数であり、kは複数の緩衝装置50Bの全体としての
弾性定数である。
[Equation 10] Here, n is the number of shock absorber 50B that is different properties, d n is the attenuation constant of the whole of the plurality of shock absorbers 50B, k n is the elastic constant of the whole of the plurality of shock absorbers 50B .

【0068】[0068]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。
As described above, according to the present invention, various effects described below can be realized.

【0069】請求項1記載の発明によれば、Z方向駆動
装置により第2のテーブルが振動・変位することを防止
できるため、第2のテーブルの振動・変位により第1の
テーブルが振動・変位することはなく、よってZ方向駆
動装置により第1のテーブルを高速高精度に駆動するこ
とが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the Z-direction drive device can prevent the second table from vibrating / displacement. Therefore, the vibration / displacement of the second table causes the first table to vibrate / displace. Therefore, it becomes possible to drive the first table at high speed and with high accuracy by the Z-direction drive device.

【0070】また、請求項2記載の発明によれば、緩衝
装置が例えばバネ等の弾性部材と、ダンパ等の減衰機構
とにより構成されるため、緩衝装置のコンパクト化及び
低コスト化を図ることができる。
According to the second aspect of the invention, since the shock absorber is composed of an elastic member such as a spring and a damping mechanism such as a damper, the shock absorber can be made compact and low cost. You can

【0071】また、請求項3記載の発明によれば、第1
のテーブルの振動・変位を確実に抑制することができ
る。
According to the invention of claim 3, the first
Vibration and displacement of the table can be reliably suppressed.

【0072】また、請求項4記載の発明によれば、第1
のテーブルを大きく移動させたい場合にはこれに適した
粗動用のシリンダ機構を用い、第1のテーブルを微細に
移動させたい場合にはこれに適した微動用のボイスコイ
ルモータを用いるため、第1のテーブルの移動を応答性
よく、かつ高精度に行なうことができる。
According to the invention described in claim 4, the first
When a large table is to be moved, a cylinder mechanism for coarse movement suitable for this is used, and when a fine table is to be moved, a voice coil motor for fine movement suitable for this is used. It is possible to move the table No. 1 with high responsiveness and high accuracy.

【0073】また、請求項5記載の発明によれば、緩衝
装置とシリンダ機構とが一体化されるため、ステージ装
置の小型化を図ることができる。
According to the fifth aspect of the invention, since the shock absorber and the cylinder mechanism are integrated, the stage device can be downsized.

【0074】また、請求項6記載の発明によれば、第2
のステージを高速かつ高精度に移動できると共に、非接
触駆動によりクリーン性の向上及びメンテナンスフリー
を実現することができる。
According to the invention of claim 6, the second aspect
The stage can be moved at high speed and with high precision, and the cleanliness can be improved and maintenance-free can be realized by the non-contact drive.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であるステージ装置の要部構
成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram of a stage device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すステージ装置の運動方程式に用いる
各パラメータを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing each parameter used in the equation of motion of the stage device shown in FIG.

【図3】本発明の一実施例であるステージ装置の動作の
シミュレーションを行なった結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a result of simulation of an operation of a stage device which is an embodiment of the present invention.

【図4】図3において、目標値との誤差を拡大して示す
図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing an error from a target value in FIG.

【図5】図3に示すシミュレーションに対して誤差を1
0パーセント持たせたときの、ステージ装置の動作のシ
ミュレーション結果を示す図である。
5 shows an error of 1 for the simulation shown in FIG.
It is a figure which shows the simulation result of operation | movement of a stage apparatus when it has 0%.

【図6】図5において、目標値との誤差を拡大して示す
図である。
FIG. 6 is an enlarged view showing an error from a target value in FIG.

【図7】図1に示したステージ装置の第1変形例である
ステージ装置の要部構成図である。
7 is a main part configuration diagram of a stage device which is a first modified example of the stage device shown in FIG. 1. FIG.

【図8】図1に示したステージ装置の第2変形例である
ステージ装置の要部構成図である。
8 is a main part configuration diagram of a stage device which is a second modified example of the stage device shown in FIG. 1. FIG.

【図9】従来の一例であるステージ装置の要部構成図で
ある(その1)。
FIG. 9 is a main part configuration diagram of a stage device which is an example of the related art (No. 1).

【図10】従来の一例であるステージ装置の要部構成図
である(その2)。
FIG. 10 is a main part configuration diagram of a stage device which is an example of the related art (No. 2).

【図11】図9に示すステージ装置の動作のシミュレー
ションを行なった結果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of simulating the operation of the stage device shown in FIG. 9.

【図12】図11において、目標値との誤差を拡大して
示す図である。
FIG. 12 is an enlarged view showing an error from the target value in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30A〜30C ステージ装置 33 ワークテーブル 35 XY方向駆動装置 36A〜36C Z方向駆動装置 40 Xテーブル 41 Yテーブル 43 X方向リニアモータ 45 ボイスコイルモータ 46 シリンダ機構 47 シリンダ部 48 ピストン部 49 エアー導入管 50A〜50D 緩衝装置 51A〜51D バネ部材 52A〜52D ダンパ 30A to 30C stage device 33 Work table 35 XY direction drive device 36A-36C Z direction drive device 40 X table 41 Y table 43 X-direction linear motor 45 voice coil motor 46 cylinder mechanism 47 Cylinder part 48 Piston part 49 Air introduction pipe 50A-50D shock absorber 51A to 51D Spring member 52A-52D damper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 良幸 神奈川県横須賀市夏島町19番地 住友重機 械工業株式会社横須賀製造所内 Fターム(参考) 2F078 CA08 CB09 CB10 CB12 CC04 CC07 CC11 CC15 5F031 CA02 HA13 HA16 HA55 KA06 KA07 LA02 LA07 LA15 PA30   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshiyuki Tomita             Sumitomo Heavy Industries, 19 Natsushima-cho, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture             Machine Industry Co., Ltd. Yokosuka Factory F term (reference) 2F078 CA08 CB09 CB10 CB12 CC04                       CC07 CC11 CC15                 5F031 CA02 HA13 HA16 HA55 KA06                       KA07 LA02 LA07 LA15 PA30

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被移動体が装着される第1のテーブル
と、 該第1のテーブルをZ方向に移動させるZ方向駆動装置
と、 該Z方向駆動装置を搭載する第2のテーブルと、 該第2のテーブルを前記Z方向に対し直交するX−Y方
向に移動させるX−Y方向駆動装置と、 少なくとも前記Z方向駆動装置と前記第2のテーブルと
の間、または前記第1のテーブルと前記第2のテーブル
との間のいずか一方に配設されており、前記Z方向駆動
装置が発生する力が前記第2のテーブルに作用するのを
抑制する緩衝装置を設けたことを特徴とするステージ装
置。
1. A first table on which a movable body is mounted, a Z-direction drive device for moving the first table in the Z-direction, a second table on which the Z-direction drive device is mounted, An XY direction driving device for moving a second table in an XY direction orthogonal to the Z direction; and at least between the Z direction driving device and the second table, or the first table. A shock absorber is provided which is disposed on either side of the second table and which suppresses a force generated by the Z-direction drive device from acting on the second table. And stage equipment.
【請求項2】 請求項1記載のステージ装置において、 前記緩衝装置を弾性部材と減衰機構とにより構成したこ
とを特徴とするステージ装置。
2. The stage device according to claim 1, wherein the shock absorber is composed of an elastic member and a damping mechanism.
【請求項3】 請求項2記載のステージ装置において、 前記第1のテーブルと前記第2のテーブルとの間に、第
1の弾性部材と第1の減衰機構を有する第1の減衰機構
を設け、 前記Z方向駆動装置と前記第2のテーブルとの間に、第
2の弾性部材と第2の減衰機構を有する第2の減衰機構
とを設け、 かつ、前記第1のテーブルの質量をm、前記第2の減
衰機構の質量をm、前記第1の弾性部材の弾性定数を
、前記第2の弾性部材の弾性をk、前記第1の減
衰機構の減衰定数をd、前記第2の減衰機構の減衰定
数をdとしたとき、下式を満足するよう構成したこと
を特徴とするステージ装置。 【数1】
3. The stage device according to claim 2, wherein a first damping mechanism having a first elastic member and a first damping mechanism is provided between the first table and the second table. A second damping mechanism having a second elastic member and a second damping mechanism is provided between the Z-direction driving device and the second table, and the mass of the first table is m. 1 , the mass of the second damping mechanism is m 2 , the elastic constant of the first elastic member is k 1 , the elasticity of the second elastic member is k 2 , and the damping constant of the first damping mechanism is d 2. 1. When the damping constant of the second damping mechanism is d 2 , the stage device is configured to satisfy the following formula. [Equation 1]
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
ステージ装置において、 前記Z方向駆動装置が、粗動用のシリンダ機構と、微動
用のボイスコイルモータとにより構成されることを特徴
とするステージ装置。
4. The stage device according to claim 1, wherein the Z-direction drive device includes a coarse movement cylinder mechanism and a fine movement voice coil motor. And stage equipment.
【請求項5】 請求項4記載のステージ装置において、 前記緩衝装置を複数設けると共に、その内の一の緩衝装
置を前記シリンダ機構に一体的に設け、他の緩衝装置を
前記ボイスコイルモータと前記第2のテーブルとの間に
設けたことを特徴とするステージ装置。
5. The stage device according to claim 4, wherein a plurality of the shock absorbers are provided, one shock absorber of the shock absorbers is integrally provided with the cylinder mechanism, and another shock absorber is provided with the voice coil motor and the voice coil motor. A stage device provided between the second table and the second table.
【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
ステージ装置において、 前記X−Y方向駆動装置が、リニアモータであることを
特徴とするステージ装置。
6. The stage device according to claim 1, wherein the X-Y direction drive device is a linear motor.
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